Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
210d2526c3f2b5ef91b949d975247701761bc3fb
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / Actor.hpp
1 /* Copyright (c) 2006-2019. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
2
3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
5
6 #ifndef SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
7 #define SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
8
9 #include <simgrid/forward.h>
10
11 #include <simgrid/chrono.hpp>
12 #include <xbt/Extendable.hpp>
13 #include <xbt/functional.hpp>
14 #include <xbt/signal.hpp>
15 #include <xbt/string.hpp>
16
17 #include <functional>
18 #include <map> // deprecated wrappers
19 #include <unordered_map>
20
21 namespace simgrid {
22 namespace s4u {
23
24 /** \beginrst An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
25  * It is located on a (simulated) :cpp:class:`host <simgrid::s4u::Host>`, but can interact
26  * with the whole simulated platform.
27  *
28  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
29  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
30  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
31  * schedule these activities. Please refer to the :ref:`examples <s4u_ex_actors>` for more information.
32  *
33  * This API is strongly inspired from the C++11 threads.
34  * The `documentation of this standard <http://en.cppreference.com/w/cpp/thread>`_
35  * may help to understand the philosophy of the SimGrid actors.
36  *
37  * \endrst */
38 class XBT_PUBLIC Actor : public xbt::Extendable<Actor> {
39 #ifndef DOXYGEN
40   friend Exec;
41   friend Mailbox;
42   friend kernel::actor::ActorImpl;
43   friend kernel::activity::MailboxImpl;
44
45   kernel::actor::ActorImpl* const pimpl_;
46 #endif
47
48   explicit Actor(smx_actor_t pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
49
50 public:
51 #ifndef DOXYGEN
52   // ***** No copy *****
53   Actor(Actor const&) = delete;
54   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
55
56   // ***** Reference count *****
57   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_add_ref(Actor * actor);
58   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_release(Actor * actor);
59 #endif
60   /** Retrieve the amount of references on that object. Useful to debug the automatic refcounting */
61   int get_refcount();
62
63   // ***** Actor creation *****
64   /** Retrieve a reference to myself */
65   static Actor* self();
66
67   /** Fired when a new actor has been created **/
68   static xbt::signal<void(Actor&)> on_creation;
69   /** Signal to others that an actor has been suspended**/
70   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_suspend;
71   /** Signal to others that an actor has been resumed **/
72   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_resume;
73   /** Signal to others that an actor is sleeping **/
74   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_sleep;
75   /** Signal to others that an actor wakes up for a sleep **/
76   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_wake_up;
77   /** Signal to others that an actor is going to migrated to another host**/
78   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_start;
79   /** Signal to others that an actor is has been migrated to another host **/
80   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_end;
81   /** Signal indicating that an actor terminated its code.
82    *  The actor may continue to exist if it is still referenced in the simulation, but it's not active anymore.
83    *  If you want to free extra data when the actor's destructor is called, use Actor::on_destruction.
84    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
85   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_termination;
86   /** Signal indicating that an actor is about to disappear (its destructor was called).
87    *  This signal is fired for any destructed actor, which is mostly useful when designing plugins and extensions.
88    *  If you want to react to the end of the actor's code, use Actor::on_termination instead.
89    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
90   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_destruction;
91
92   /** Create an actor from a std::function<void()>.
93    *  If the actor is restarted, it gets a fresh copy of the function. */
94   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::function<void()>& code);
95   /** Create an actor, but don't start it yet.
96    *
97    * This is usefull to set some properties or extension before actually starting it */
98   static ActorPtr init(const std::string& name, s4u::Host* host);
99   /** Start a previously initialized actor */
100   ActorPtr start(const std::function<void()>& code);
101
102   /** Create an actor from a callable thing. */
103   template <class F> static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code)
104   {
105     return create(name, host, std::function<void()>(std::move(code)));
106   }
107
108   /** Create an actor using a callable thing and its arguments.
109    *
110    * Note that the arguments will be copied, so move-only parameters are forbidden */
111   template <class F, class... Args,
112             // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
113             typename = typename std::result_of<F(Args...)>::type>
114   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code, Args... args)
115   {
116     return create(name, host, std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
117   }
118
119   /** Create actor from function name and a vector of strings as arguments. */
120   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::string& function,
121                          std::vector<std::string> args);
122
123   // ***** Methods *****
124   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
125   void daemonize();
126
127   /** Returns whether or not this actor has been daemonized or not **/
128   bool is_daemon() const;
129
130   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
131   const simgrid::xbt::string& get_name() const;
132   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
133   const char* get_cname() const;
134   /** Retrieves the host on which that actor is running */
135   Host* get_host() const;
136   /** Retrieves the actor ID of that actor */
137   aid_t get_pid() const;
138   /** Retrieves the actor ID of that actor's creator */
139   aid_t get_ppid() const;
140
141   /** Suspend an actor, that is blocked until resumeed by another actor */
142   void suspend();
143
144   /** Resume an actor that was previously suspended */
145   void resume();
146
147   /** Returns true if the actor is suspended. */
148   bool is_suspended();
149
150   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
151   void set_auto_restart(bool autorestart);
152
153   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
154    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
155    *
156    * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
157    * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
158    * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
159    *
160    * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
161    * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
162    * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
163    */
164   void on_exit(const std::function<void(bool /*failed*/)>& fun) const;
165
166   /** Sets the time at which that actor should be killed */
167   void set_kill_time(double time);
168   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
169   double get_kill_time();
170
171   /** @brief Moves the actor to another host
172    *
173    * If the actor is currently blocked on an execution activity, the activity is also
174    * migrated to the new host. If it's blocked on another kind of activity, an error is
175    * raised as the mandated code is not written yet. Please report that bug if you need it.
176    *
177    * Asynchronous activities started by the actor are not migrated automatically, so you have
178    * to take care of this yourself (only you knows which ones should be migrated).
179    */
180   void migrate(Host * new_host);
181
182   /** Ask the actor to die.
183    *
184    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
185    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
186    */
187   void kill();
188
189   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
190   static ActorPtr by_pid(aid_t pid);
191
192   /** Wait for the actor to finish.
193    *
194    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
195    * blocked until bob terminates.
196    */
197   void join();
198
199   /** Wait for the actor to finish, or for the timeout to elapse.
200    *
201    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
202    * blocked until bob terminates.
203    */
204   void join(double timeout);
205   /** Kill that actor and restart it from start. */
206   Actor* restart();
207
208   /** Kill all actors (but the issuer). Being killed is not something that actors can delay or avoid. */
209   static void kill_all();
210
211   /** Returns the internal implementation of this actor */
212   kernel::actor::ActorImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
213
214   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
215   const std::unordered_map<std::string, std::string>*
216   get_properties() const; // FIXME: do not export the map, but only the keys or something
217   const char* get_property(const std::string& key) const;
218   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
219 };
220
221 /** @ingroup s4u_api
222  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
223 namespace this_actor {
224
225 XBT_PUBLIC bool is_maestro();
226
227 /** Block the current actor sleeping for that amount of seconds */
228 XBT_PUBLIC void sleep_for(double duration);
229 /** Block the current actor sleeping until the specified timestamp */
230 XBT_PUBLIC void sleep_until(double wakeup_time);
231
232 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
233 {
234   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
235   this_actor::sleep_for(seconds.count());
236 }
237
238 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& wakeup_time)
239 {
240   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(wakeup_time);
241   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
242 }
243
244 /** Block the current actor, computing the given amount of flops */
245 XBT_PUBLIC void execute(double flop);
246
247 /** Block the current actor, computing the given amount of flops at the given priority.
248  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
249 XBT_PUBLIC void execute(double flop, double priority);
250
251 /**
252  * @example examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
253  */
254
255 /** Block the current actor until the built parallel execution terminates
256  *
257  * \rst
258  * .. _API_s4u_parallel_execute:
259  *
260  * **Example of use:** `examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
261  * <https://framagit.org/simgrid/simgrid/tree/master/examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp>`_
262  *
263  * Parallel executions convenient abstractions of parallel computational kernels that span over several machines,
264  * such as a PDGEM and the other ScaLAPACK routines. If you are interested in the effects of such parallel kernel
265  * on the platform (e.g. to schedule them wisely), there is no need to model them in all details of their internal
266  * execution and communications. It is much more convenient to model them as a single execution activity that spans
267  * over several hosts. This is exactly what s4u's Parallel Executions are.
268  *
269  * To build such an object, you need to provide a list of hosts that are involved in the parallel kernel (the
270  * actor's own host may or may not be in this list) and specify the amount of computations that should be done by
271  * each host, using a vector of flops amount. Then, you should specify the amount of data exchanged between each
272  * hosts during the parallel kernel. For that, a matrix of values is expected.
273  *
274  * It is OK to build a parallel execution without any computation and/or without any communication.
275  * Just pass an empty vector to the corresponding parameter.
276  *
277  * For example, if your list of hosts is ``[host0, host1]``, passing a vector ``[1000, 2000]`` as a `flops_amount`
278  * vector means that `host0` should compute 1000 flops while `host1` will compute 2000 flops. A matrix of
279  * communications' sizes of ``[0, 1, 2, 3]`` specifies the following data exchanges:
280  *
281  *   +-----------+-------+------+
282  *   |from \\ to | host0 | host1|
283  *   +===========+=======+======+
284  *   |host0      |   0   |  1   |
285  *   +-----------+-------+------+
286  *   |host1      |   2   |  3   |
287  *   +-----------+-------+------+
288  *
289  * - From host0 to host0: 0 bytes are exchanged
290  * - From host0 to host1: 1 byte is exchanged
291  * - From host1 to host0: 2 bytes are exchanged
292  * - From host1 to host1: 3 bytes are exchanged
293  *
294  * In a parallel execution, all parts (all executions on each hosts, all communications) progress exactly at the
295  * same pace, so they all terminate at the exact same pace. If one part is slow because of a slow resource or
296  * because of contention, this slows down the parallel execution as a whole.
297  *
298  * These objects are somewhat surprising from a modeling point of view. For example, the unit of their speed is
299  * somewhere between flop/sec and byte/sec. Arbitrary parallel executions will simply not work with the usual platform
300  * models, and you must :ref:`use the ptask_L07 host model <options_model_select>` for that. Note that you can mix
301  * regular executions and communications with parallel executions, provided that the host model is ptask_L07.
302  *
303  * \endrst
304  */
305 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
306                                  const std::vector<double>& bytes_amounts);
307
308 /** Block the current actor until the built parallel execution completes, or until the timeout. */
309 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
310                                  const std::vector<double>& bytes_amounts, double timeout);
311
312 /** Initialize a sequential execution that must then be started manually */
313 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(double flops_amounts);
314 /** Initialize a parallel execution that must then be started manually */
315 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
316                              const std::vector<double>& bytes_amounts);
317
318 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_async(double flops_amounts);
319
320 /** @brief Returns the actor ID of the current actor. */
321 XBT_PUBLIC aid_t get_pid();
322
323 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
324 XBT_PUBLIC aid_t get_ppid();
325
326 /** @brief Returns the name of the current actor. */
327 XBT_PUBLIC std::string get_name();
328 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
329 XBT_PUBLIC const char* get_cname();
330
331 /** @brief Returns the name of the host on which the current actor is running. */
332 XBT_PUBLIC Host* get_host();
333
334 /** @brief Suspend the current actor, that is blocked until resume()ed by another actor. */
335 XBT_PUBLIC void suspend();
336
337 /** @brief Yield the current actor. */
338 XBT_PUBLIC void yield();
339
340 /** @brief Resume the current actor, that was suspend()ed previously. */
341 XBT_PUBLIC void resume();
342
343 /** @brief kill the current actor. */
344 XBT_PUBLIC void exit();
345
346 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions of the current actor.
347  *
348  * The on_exit functions are the functions executed when your actor is killed. You should use them to free the data used
349  * by your actor.
350  *
351  * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
352  * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
353  * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
354  *
355  * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
356  * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
357  * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
358  */
359
360 XBT_PUBLIC void on_exit(const std::function<void(bool)>& fun);
361
362 /** @brief Migrate the current actor to a new host. */
363 XBT_PUBLIC void migrate(Host* new_host);
364
365 /** @} */
366 }
367
368
369 }} // namespace simgrid::s4u
370
371
372 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */